奇怪的宇宙!宇宙正在以奇怪的方式扩张 新型的暗物质如何解释?

我们的宇宙由很多奇怪的东西组成。正常物质组成行星,恒星,您和我的物质仅占宇宙总构成的5%。其余的是各种各样的暗物质和暗能量。我们真的不知道它们是什么,但是它们可以帮助解释,为什么我们能看到的东西?那些行星,恒星和星系会像它们那样运行。

这一切都很好,但是有时候我们的暗物质和暗能量模型并不能解释我们所看到的。新的研究表明,如果我们将另一种暗物质加入混合物中,则可以部分解释这种差异。我们的宇宙在其早期历史中可能还有另一种暗物质。

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宇宙加速中的差异

宇宙可以用几个物理常数来解释,哈勃常数就是其中之一,哈勃常数以千米/秒/兆帕秒为单位描述了宇宙的膨胀速度。(兆帕秒是100万帕秒,一个帕秒大约是3.3光年。)换句话说,哈勃常数的单位距离是每时间每距离。

乍一看,这看起来像个怪异的单位。但是,它有助于形象化地显示正在扩展的宇宙就像一个膨胀的气球。想象一下,您在气球上绘制了星系,然后对其进行了膨胀。随着气球膨胀,每个星系都远离其他星系。两个星系之间的距离越远,它们彼此移开的速度就越快。这是一个简单地说哈勃常数:它实质上分解速度(距离每距离单位时间)。彼此距离较远的对象比彼此距离较近的对象彼此移动得更快。

哈勃常数描述了我们的宇宙是如何扩展的,并且有各种方法来对其进行测量。一种是观察我们当地宇宙中的星系。如果我们把目光投向我们的本地以外,那么这些星系就不会受到重力的束缚。我们可以查看它们的运动方式,并通过寻找被称为“ 标准蜡烛 ”的物体(例如恒星和超新星等物体)来测量它们的距离。这些物体的精确亮度是已知的。结合这些信息,就可以在我们的宇宙角找到哈勃常数。

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但是我们可以看得更远,一直到大爆炸的余辉,宇宙微波背景(CMB),来自天空各个区域的几乎均匀的微波辐射。CMB只是一个宇宙的快照,当时还只有40万岁。我们可以将这些信息,有关我们在宇宙早期看到的结构的信息以及我们认为该结构,将如何发展的模型相结合。

我们通常使用的模型是最广泛接受的宇宙学模型Lambda-CDM。该模型结合了暗能量(lambda)和冷暗物质(CDM)。之所以称为“冷”是因为它移动缓慢,将所有这些片段组合在一起可以提供另一种测量哈勃常数的方法。

可是问题是这些值不同。这些值之间有足够的张力,使天文学家非常不舒服。是因为测量误差?但这不太可能。科学家对这暗能量(lambda)和冷暗物质(CDM)两个测量都相当准确。

腐烂的黑暗物质

许多人试图以各种方式解释这种差异。费米国家加速器实验室和芝加哥大学的科学家最近提出了另一种解释。他们认为,在早期的宇宙中,存在另一种暗物质。此后,暗物质已经腐烂,改变了宇宙的质量密度。质量越小,引力就越小,宇宙将膨胀得更快,从而改变哈勃常数。

不仅任何类型的暗物质都可以。

还记得冷暗物质吗?很冷,因为它移动缓慢。但是,在早期的宇宙中添加一种新型的冷暗物质是行不通的,它会阻止宇宙内部结构和星系的发展。但是,添加温暖的暗物质-一种移动速度更快的暗物质可能会起作用。

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这种温暖的暗物质可以由无菌中微子组成。最终,这种暗物质可能会腐烂成甚至更陌生的东西。这将改变宇宙的质量密度,从而导致在测量哈勃常数时出现差异。

衰变的温暖暗物质的引入并不能完全解决哈勃常数的问题,但是它使问题减少了。如果确实存在衰变的温暖暗物质,它将改变我们的模型和宇宙学。这说明我们的宇宙不仅现在具有奇怪的组件,而且在过去具有奇怪的组件,可能不再存在的组件。并弄清楚它们确实存在吗?好吧,我们科学家将不得不进行侦查,科学家们认为:宇宙并不是那么快就放弃它的秘密。


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